CN109689468B - 保持列车和铁路基础设施之间的最小间隙的系统、方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于保持机车和铁路基础设施之间的最小间隙的系统。该系统包括至少一个可滚动和可压缩装置，该至少一个可滚动和可压缩装置构造成附着在或以其他方式设置在列车的机车或一部分的一侧。每一个可滚动和可压缩装置包括双向滚动元件，并且构造成允许滚子在非滚动状态和滚动状态之间以及在未压缩状态和预定最大压缩状态之间移动。

Description

保持列车和铁路基础设施之间的最小间隙的系统、方法和 设备

技术领域

本发明涉及一种保持列车的一部分和铁路基础设施之间的最小间隙的系统、方法和设备。

背景技术

铁路线路通常包括各种各样的铁路基础设施，比如隧道和墙壁。当列车经过铁路基础设施时，这类铁路基础设施可以形成相对于该列车的紧密间隙(即，列车或其部分与基础设施之间的距离)。在某些情况下，经过铁路基础设施的列车受到了速度限制。此外，法律和法规也可能会限制操作通过铁路基础设施的列车。这些法律法规要求，从列车上的最近点到铁路基础设施之间必须满足最小的间隙。举例来说，某些法律或法规可能会规定或者要求120毫米或5英寸等最小间隙。

例如，轨道沉降导致的铁路轨道输入可使列车顶部在非预期方向上发生摇摆/滚动或移动，从而影响列车的预期动态性运动。在某些情况下，来自轨道的输入可以使列车比最小间隙更靠近铁路基础设施，进而导致列车与铁路基础设施产生接触。

英国专利第143169号(下文中被称为'169专利)描述了一种用于使列车停止的轨道装置。总体而言，'169专利涉及了自动列车停靠方面的改进。根据'169专利，可以将可以具有橡胶缓冲器的杆操作来与隧道壁接合，从而使列车制动。

发明内容

在本发明的一个方面或实施例中，提供了一种用于保持机车和铁路基础设施之间的最小间隙的系统。该系统包括机车、附着在机车第一侧的机车的四分之三高度或更高处的第一可滚动和可压缩装置以及附着在机车第二侧的机车的四分之三高度或更高处的第二可滚动和可压缩装置。第一可滚动和可压缩装置和第二可滚动和可压缩装置中的每一个包括具有第一侧和与第一侧相对的第二侧的基板。第一可滚动和可压缩装置和第二可滚动和可压缩装置的第二侧分别接触机车的第一侧和第二侧。第一可滚动和可压缩装置和第二可滚动和可压缩装置还包括第一臂组和第二臂组，该第一臂组具有第一臂和第二臂，该第二臂组具有第一臂和第二臂。第一臂组和第二臂组中的每一个具有在第一轴线处可旋转地连接在一起的第一端和可旋转地连接到基板的第二端。第一可滚动和可压缩装置和第二可滚动和可压缩装置包括滚子，该滚子在其轴上可旋转地联接到第一臂组和第二臂组中的每一个的第一端。滚子构造成响应于机车向前的移动而沿第一方向旋转，并且响应于机车向后的移动而沿与第一方向相反的第二方向旋转。第一可滚动和可压缩装置和第二可滚动和可压缩装置还包括一组四个双作用扭转弹簧，其固定到基板以及第一臂组和第二臂组的第一臂和第二臂中的相应臂。一组四个双作用扭转弹簧构造成使第一臂组和第二臂组的第一臂和第二臂以及滚子相对于基板向外偏置。此外，第一可滚动和可压缩装置和第二可滚动和可压缩装置中的每一个构造成允许滚子在在非滚动状态和滚动状态之间以及在未压缩状态和预定最大压缩状态之间移动。

在本发明的另一个方面或实施例中，提供了一种用于在列车沿着铁路基础设施移动时至少保持列车的一部分与铁路基础设施之间的最小间隙的设备。该设备包括可连接到列车的一部分的基座和偏置结构。该设备还包括双向滚动元件，该双向滚动元件包括连接到基座的偏置结构的轴以及可绕着由轴形成的轴线旋转的主体。偏置结构构造成在预定最外侧位置处呈现双向滚动元件，以允许滚动元件响应于作用在滚动元件上的外部压缩力而沿预定路径向内移动，这样便防止滚动元件移动经过由偏置结构限定的预定最内侧位置，并且还响应于外部压缩力的移除而使滚动元件沿预定路径向外移动到预定最外侧位置。

在本发明的又一个方面或实施例中，提供了一种方法。该方法包括设置可连接到机车的一部分的基座，该基座包括偏置结构。该方法还包括设置连接到偏置结构的包括可旋转主体的滚子。偏置结构构造成允许滚子响应于作用在滚子上的外力而向内移动，从而防止滚子移动经过由偏置结构限定的第一预定位置。偏置结构还构造成响应于外力的移除而使得滚子向外移动到第二预定位置，从而防止滚子移动经过由偏置结构限定的第二预定位置。

根据以下描述和附图，本公开的其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本发明的一个或多个实施例的火车进入(或离开)隧道形式的铁路基础设施的侧视图；

图2是根据本发明的一个或多个实施例的具有第一可滚动和可压缩装置以及第二可滚动和可压缩装置的列车的机车的俯视图；

图3是根据本发明的一个或多个实施例的机车的驾驶室的一部分的前视图，该机车具有设置在其上的第一可滚动和可压缩装置；

图4是根据本发明的一个或多个实施例的机车的冷却罩的透视图，该机车具有设置在其上的可滚动和可压缩装置；

图5是根据本发明的一个或多个实施例的可滚动和可压缩装置的透视图；

图6是根据本发明的一个或多个实施例的处于非滚动状态和未压缩状态的可滚动和可压缩装置的侧视图；

图7是根据本发明的一个或多个实施例的图6的处于滚动状态和未压缩状态的可滚动和可压缩装置的侧视图；

图8是根据本发明的一个或多个实施例的图6的处于滚动状态和压缩状态的可滚动和可压缩装置的侧视图；

图9是根据本发明的一个或多个实施例的具有止动结构的可滚动和可压缩装置的透视图；并且

图10是根据本发明的一个或多个实施例的保持列车的一部分和铁路基础设施之间的最小间隙的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的描述旨在作为所描述主题的各种实施例的描述，不一定旨在表示唯一的实施例。在某些情况下，该描述包括了目的在于提供对所描述主题的理解的具体细节。然而，对于本领域技术人员将是显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在某些情况下，可以以框图形式示出公知的结构和部件，从而避免使所描述的主题的概念变得晦涩难懂。在任何可能的时候，在整个附图中都将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。在任何可能的时候，在整个附图中都将适用相应或类似的附图标记来表示相同或相应的部分。

说明书中任何对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例所描述的特定特征、结构、特性、操作或功能被包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在说明书中的任何出现不一定指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、特性、操作或功能可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式进行组合，并且所描述主题的各实施例可以并且确实覆盖了所描述实施例的修改和变化。

还必须注意的是，如说明书、所附权利要求和摘要中所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。也就是说，除非另有明确说明，否则，如本文所用的词语“一”和“一个”等具有“一个或多个”的含义。另外，应理解的是，诸如“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“侧面”、“高度”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内部”、“外部”等可以在本文中使用的术语仅仅描述的是参考点，并且不一定将所描述主题的实施例限制为任何特定的朝向或构造。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语仅仅标识了如本文所述的多个部分、部件、参考点、操作和/或功能中的一个，并且同样不一定将所描述主题的实施例限制为任何特定的构造或朝向。

一般而言，所描述主题的实施例涉及保持铁路基础设施与列车的一部分(比如，机车或机罩)之间的最小间隙距离。

图1示出了沿向前方向“F1”移动的示例性列车100。当然，列车100也可以沿向后方向“F2”移动。列车100可以包括机车104和联接在机车104后方并彼此联接的一个或多个车厢102。图1中示出了客车厢102的示例的一部分。机车104可以包括动力源(未示出)(如发动机)，这样使得机车104可以拉动和/或推动一个或多个车厢102。发动机可以安装在机车104的发动机舱(未示出)中。此外，车厢102可以通过机械联接单元(未示出)机械地联接到机车104。车104还包括设置成在铁轨108上支撑并移动机车104的车轮106。

此外，机车104还可以包括驾驶室110。对于半自动或手动操作的列车，操作者可以从驾驶室110执行列车100的一个或多个操作。为了控制机车104的操作，驾驶室110可以包括各种控制杆(未示出)和开关(未示出)。机车104还可以包括冷却罩112(图4中示出)。冷却罩112可以接纳并支撑机车104的冷却散热器(未示出)。例如，冷却罩112可以存在于机车104的后端。

可以想到，基于系统要求，附加机车可以联接到机车104，而不会限制本发明的范围。在这样的示例中，机车104和附加机车可以被协作地驱动，以使它们沿向前方向“F1”和/或向后方向“F2”移动。

在机车104在铁轨108上移动期间，机车104可能需要穿过铁路基础设施114。铁路基础设施114可以包括不同尺寸的隧道和墙壁，比如桥梁墙壁。铁路基础设施114在下文中可以互换地称为“铁路墙壁114”，而不会产生任何限制。在所示实施例中，铁路基础设施114体现为隧道及其相应的内壁和入口部分。

在某些位置，铁路基础设施114可以相对于机车104具有相对紧密的间隙(即，从机车104和/或车厢102到基础设施的距离)，并且可能希望或强制要求机车104不会比最小间隙“D1”更接近基础设施114(例如，参见图6至图8)。如上所述，所公开主题的实施例包括并涉及用于保持机车104和铁路基础设施114之间的最小间隙“D1”的系统(例如，参见图2中的系统200)、装置和方法。最小间隙“D1”在下文中可以互换地称为“最小允许距离D1”或“预定义最小距离D1”，而不会产生任何限制。

参考图2，系统200可以包括第一设备202和第二设备204(当然，可选地，系统200可以仅由设备202，204中的一个设备定义)。第一设备202在下文中可以互换地称为“第一装置202”或“第一可滚动和可压缩装置202”。此外，第二设备204在下文中可以互换地称为“第二装置204”或“第二可滚动和可压缩装置204”。

第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204构造成在机车104移动到铁路基础设施114并沿其移动时，在它们所在的机车104与铁路基础设施114之间保持最小间隙“D1”。第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204可以设置在机车104的相对上部116处，例如，在机车104的四分之三高度或更高处，这是因为来自铁轨108的输入可以使机车104的上部116周期性地移动来更靠近基础设施。更具体地说，第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204可以附着在其是机车104的总高度的四分之三高度或更高高度的高度处。在一个示例中，第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204可以安装在比机车104的总高度的一半高度更大的高度处。第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204可以在水平方向上径向向外，或者可以在水平和垂直方向上径向向外。

在附图中，第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204固定地或可拆卸地联接到机车104的驾驶室110。第一可滚动和可压缩装置202可以附着在机车104的第一侧118，而第二可滚动和可压缩装置204可以附着在机车104的第二侧120。可选地，在顶视图(如图2所示)和/或前视图中，第一可滚动和可压缩装置202和第二可滚动和可压缩装置204可以对称地设置在机车的相对侧。

图3示出了驾驶室110的一部分的前视图。如图所示，第一可滚动和可压缩装置202可以设置在机车104的驾驶室110的上部116的第一侧118，这样使得在机车104经过铁路基础设施114时，第一可滚动和可压缩装置202靠近或邻近该铁路基础设施。

作为另一示例，可滚动和可压缩装置(比如，第一可滚动和可压缩装置202)可以设置在机车104的冷却罩112上，例如如图4中所示。另一可滚动和可压缩装置(未示出)也可以以与可滚动和可压缩装置402对称相对的方式附着在冷却罩112上。

一般而言，根据所公开主题的一个或多个实施例的可滚动和可压缩装置可以设置在列车一部分(例如，机车104)上的已知或者预期发生移动后将可能破坏相对于铁路基础设施的各部分的最小间隙的部分处，比如，列车的最外侧部分，或者列车的已知或者预期将会比其他部分更加向外移动的部分。而且，应当注意的是，可以将两个以上的可滚动和可压缩装置与机车104相关联，而不会限制本发明的范围。例如，系统200可以包括多个可滚动和可压缩装置，这些可滚动和可压缩装置安装在机车104预期会接触铁路基础设施114的各个部分处。而且，多个可滚动和可压缩装置可以附着到列车100的任何部分，而不会产生任何限制。例如，可滚动和可压缩装置可以附着到客车厢102或列车100的附加机车上。

现在将详细描述第一可滚动和可压缩装置202的某些特性。然而，应注意的是，下面提供的一些或所有描述可以适用于图2中所示的第二可滚动和可压缩装置204、图4中所示的可滚动和可压缩装置402、图9中所示的可滚动和可压缩装置902和/或根据所公开主题的实施例的任何其他可滚动和可压缩装置，同时不会限制本发明的范围。

图5示出了第一可滚动和可压缩装置202的透视图。第一可滚动和可压缩装置202可以包括基板206，其在下文中可互换地称为“基座206”，而不会产生任何限制。基板206具有第一侧208以及与第一侧208相对的第二侧210。基板206的第一侧208可以是平坦的。基板206的第二侧210构造成在第一可滚动和可压缩装置202设置到机车104的第一侧118时与机车104的第一侧118(参见图2和图3)接触，并且可以具有与其所在的列车部分的表面相对应的表面几何形状。

基板206限定长度“L1”和宽度“W”。基板206的长度“L1”可以大于基板206的宽度“W”。在一个示例中，为了将第一可滚动和可压缩装置202附着在第一侧118，基板206可以通过焊接联接到机车104的第一侧118。在另一个示例中，基板206可以采用机械紧固件(比如，螺钉、铆钉、螺栓和销)紧固到机车104的第一侧118。在又一个示例中，粘合剂可以用来将基板206与第一侧118联接。替代地，可以采用任何已知的联接技术来可拆卸地或永久地将基板206(更具体地说，第一可滚动和可压缩装置202)与机车104的第一侧118联接。

第一可滚动和可压缩装置202还可以包括第一臂组212，第一臂组212可以包括第一臂214和第二臂216。第一臂214包括第一端218和第二端222。类似地，第二臂216包括第一端220和第二端224。第一臂214和第二臂216的第二端222，224分别联接到基板206。更具体地，第一臂214和第二臂216的第二端222，224分别可旋转地联接到基板206的第一侧208。第一臂214和第二臂216包括槽226，槽226与支架228联接，从而将第一臂214和第二臂216与基板206可旋转地联接。第一可滚动和可压缩装置202还可以包括第二臂组230，第二臂组230可以包括第一臂232和第二臂234。第一臂232包括第一端236和第二端240。类似地，第二臂234包括第一端238和第二端242。第一臂232和第二臂234的第二端240，242分别联接到基板206。更具体地，第一臂232和第二臂234的第二端240，242分别可旋转地联接到基板206的第一侧208。第一臂232和第二臂234包括槽244，槽244与支架246联接，从而将第一臂232和第二臂234与基板206可旋转地联接。此外，第一臂214，232和第二臂216，234的第一端218，220，236，238中的每一个在第一轴线X-X'处可旋转地连接在一起。当然，尽管前面的描述表明臂214和216以及臂232和234构成了相应的对，但是，臂214和臂232可以构成臂对，臂216和臂234可以构成臂对。

第一可滚动和可压缩装置202还可以包括可以在一个或两个方向上滚动的滚动元件248。滚动元件248可以包括滚子250和轴252。滚子250可以包括可旋转主体254，其在下文中可互换地称为“主体250”。滚子250可旋转地联接在轴252上，轴252又联接到第一臂214，232和第二臂216，234中每一者的第一端218，220，236，238。滚子250可绕由轴252限定的第一轴线X-X'旋转。滚子250响应于机车104沿向前方向“F1”的移动可沿第一方向“R1”旋转，并且响应于机车104沿向后方向“F2”的移动可沿与第一方向“R1”相反的第二方向“R2”旋转。滚子250可以沿方向“M1”向内移动并且沿方向“M2”向外移动，这具体取决于外力F是否作用在滚子250上以及作用在滚子250上的力相对于偏置结构256所施加的力的量。

在一个或多个实施例中，滚子250可以具有长度“L2”，其可以大于基板206的宽度“W”的一半。在所示实施例中，第一可滚动和可压缩装置202包括单个滚子250。然而，应该注意的是，第一可滚动和可压缩装置202可以包括多个不同的滚子，例如，每个轴252一个以上的滚子。在一个实施例中，第一可滚动和可压缩装置202可以包括一组两个或多个独立可滚动的滚子，同时不会限制本发明的范围。此外，可选地，滚子可以具有绕其旋转的不同的轴，并且可以在不同的高度处从基板206延伸。

滚子250的尺寸、材料和表面特性可以基于系统要求，并且可以根据最小间隙“D1”和/或基础设施的表面特性而改变。例如，滚子250的外径、材料或表面材质可以根据机车104的尺寸、最小间隙“D1”和预期与滚子250接触的铁路基础设施114的表面材质或构造而改变。此外，可以将滚子250的材料选择来使得该材料允许滚子250相对于铁路基础设施114进行滚动和压缩。例如，滚子250可以由橡胶等耐用材料制成。替代地，滚子250可以由聚合物等塑料材料制成。

第一可滚动和可压缩装置202可以允许滚动元件248在非滚动状态和滚动状态之间移动。当滚子250没有与铁路基础设施114产生接触时，滚动元件248可以处于非滚动状态，而当滚子250与铁路基础设施114产生接触并且机车104正在向前方向“F1”或向后方向“F2”上移动时，滚动元件248可以处于滚动状态。

第一可滚动和可压缩装置202还可以允许滚动元件248在未压缩状态、压缩状态和预定最大压缩状态之间移动。当没有外部压缩力作用在滚动元件248上时，例如，当滚子250没有与铁路基础设施114产生接触时，滚动元件248可以处于未压缩状态。在某些示例中，未压缩状态包括滚动元件248的滚动状态。

此外，当外部压缩力“F”(例如，参见图5和图8)作用在滚动元件248上并且滚子250与铁路基础设施114产生接触时，滚动元件248可以处于压缩状态或预定最大压缩状态。可以在未压缩状态和预定最大压缩状态之间限定出压缩状态。在一个示例中，机车104和铁路基础设施114之间的最小间隙“D1”可以由预定最大压缩状态限定出。而且，压缩状态和预定最大压缩状态可包括滚动元件248的滚动状态。外部压缩力“F”可以在下文中互换地称为“外力F”，而不会产生任何限制。

应当注意，术语“未压缩状态”可以在下文中互换地称为“第二预定位置”或“预定最外侧位置”，同时不会限制本发明的范围。此外，术语“预定最大压缩状态”可以在下文中互换地称为“第一预定位置”或“预定最内侧位置”，同时不会限制本发明的范围。

再次参考图5，第一可滚动和可压缩装置202可以包括偏置结构256。偏置结构256可以通过第一臂组212和第二臂组230联接到第一臂组212和第二臂组230以及滚子250和轴252。一般来说，偏置结构256在第一可滚动和可压缩装置202的正常位置将滚动元件248偏置到未压缩状态。而且，偏置结构256控制滚动元件248(并且更具体地说，第一可滚动和可压缩装置202)的移动，从而在非滚动和未压缩状态、滚动和未压缩状态、滚动和压缩状态以及滚动和预定最大压缩状态之间移动。

更具体地，偏置结构256响应于作用在滚动元件248上的外部压缩力“F”而沿着预定路径控制滚动元件248的向内移动“M1”，从而防止滚动元件248移动经过由偏置结构256限定的预定最大压缩状态。本文提到的术语“预定路径”可以被定义为滚动元件248响应于外部压缩力“F”的施加和移除而沿其移动的路径，并且可以由槽226进行控制。在一个示例中，当外部压缩力“F”垂直于第一轴线X-X'时，预定路径可以垂直于或基本上垂直于第一轴线X-X'。替代地，当外部压缩力“F”相对于第一轴线X-X'成一定角度作用时，预定路径可以相对于第一轴线X-X'形成弧度。

在一个示例中，偏置结构256基于外部压缩力“F”的施加来控制滚动元件248从未压缩状态向内移动到未压缩状态和预定最大压缩状态之间的位置。未压缩状态和预定最大压缩状态之间的位置可以对应于第一可滚动和可压缩装置202的压缩状态。此外，偏置结构256可以响应于外部压缩力“F”的移除来控制滚动元件248沿着预定路径向外移动“M2”到未压缩状态。在一个示例中，偏置结构256基于外部压缩力“F”的移除以及由偏置结构256的一个或多个偏置元件产生的反作用力来控制滚动元件248从预定最大压缩状态向外移动到未压缩状态。

作为偏置元件的示例，偏置结构256可以具有多个双作用弹簧258，譬如，两组。这些多组双作用弹簧258可以在第一可滚动和可压缩装置202中提供张力，以将滚动元件248保持在未压缩状态下。在所示的示例中，偏置结构256包括四个双作用扭转弹簧258。一组双作用弹簧258中的每一个的第一端262可以联接到基板206，并且一组双作用弹簧258中的每一个的第二端264可以联接到第一臂组212和第二臂组230的相应臂214、216、232、234。在一个示例中，多组双作用弹簧258可以通过例如焊接、粘合剂或钎焊联接到基板206和相应的臂214、216、232、234。

一组双作用弹簧258将第一臂组212和第二臂组230的臂214、216、232、234和滚动元件248相对于基板206向外偏置。应该注意的是，可以基于机车104和铁路基础设施114之间需要保持的最小间隙“D1”、滚子250的直径、预期作用于滚动元件248的力等来选择该组双作用弹簧258的特性和尺寸。可选地，槽226，244的尺寸可以设计成用作止动结构，以限制滚动元件248在向下方向M1上的移动。

第一可滚动和可压缩装置202可以允许滚动元件248在非滚动和未压缩状态、滚动和未压缩状态、滚动和压缩状态以及滚动和预定最大压缩状态之间移动。例如，当机车104进入铁路基础设施114(参见图1)并且第一可滚动和可压缩装置202的滚子250没有接触铁路基础设施114时，第一可滚动和可压缩装置202处于非滚动和未压缩状态下。当然，替代地，第一可滚动和可压缩装置202可以在进入时接触铁路基础设施并且处于滚动和未压缩状态下。图6示出了处于非滚动和未压缩状态下的第一可滚动和可压缩装置202。如图所示，当滚子250没有接触铁路基础设施114并且没有外部压缩力作用于滚动元件248时，第一可滚动和可压缩装置202处于非滚动和未压缩状态下。当然，根据第一可滚动和可压缩装置202的轴和轴承，滚子250可以在不接触铁路基础设施时略微进行旋转并且仍然处于非滚动状态下。而且，在机车104和铁路基础设施114之间限定的距离“D2”大于最小间隙“D1”。

如上所述，当机车104靠近并接触铁路基础设施114时，第一可滚动和可压缩装置202可以沿着铁路基础设施114滚动。图7示出了处于滚动和未压缩状态下的第一可滚动和可压缩装置202，这意味着即使滚动元件248正在接触铁路基础设施114(以及滚动中的滚子25)，偏置结构也不会被铁路基础设施114压缩，或者通过铁路基础设施114阻止向内移动。应注意的是，滚动元件248因为滚子250与铁路基础设施114的接触以及机车104在向前方向“F1”或向后方向“F2”的移动而处于滚动状态下。此外，在机车104和铁路基础设施114之间限定的距离“D3”大于最小间隙“D1”，这表明机车104没有与铁路基础设施114产生接触(因此尚未超过最小间隙距离D1)。然而，当机车104更靠近铁路基础设施114时，在机车104和铁路基础设施114之间限定的距离“D3”小于距离“D2”。

如果让机车104朝向铁路基础设施114移动，则第一可滚动和可压缩装置202可以进行压缩，从而防止机车104远离铁路基础设施114超出最小间隙“D1”，当然也不会接触到铁路基础设施114。图8示出了处于滚动和压缩状态(其可以是取决于由偏置结构256产生的相反力的最大压缩状态)下的第一可滚动和可压缩装置202。当滚子250与铁路基础设施114产生接触，机车104沿向前方向“F1”或向后方向“F2”移动并且铁路基础设施114响应于接触而将外部压缩力“F”施加到滚动元件248时，第一可滚动和可压缩装置202可以处于滚动和压缩状态下。此外，在机车104和铁路基础设施114之间限定的距离“D4”大于最小间隙“D1”。不过，当机车104更靠近铁路基础设施114时，在机车104和铁路基础设施114之间限定的距离“D4”小于距离“D2”和“D3”。

应当注意，当机车104更加靠近铁路基础设施114时，第一可滚动和可压缩装置202可以进行压缩，同时承受机车104的力，直到第一可滚动和可压缩装置202被完全压缩到例如需要保持的最小间隙“D1”或者实际上在最小间隙之前。在这种情况下，第一可滚动和可压缩装置202可以处于滚动和预定最大压缩状态下。此外，在滚动和预定最大压缩状态下，机车104和铁路基础设施114之间的距离可以等于最小间隙“D1”。

图9示出了根据本发明的另一实施例的可滚动和可压缩装置902。可滚动和可压缩装置902类似于第一可滚动和可压缩装置202，不同之处在于设置了硬止动结构903。止动结构903可以防止滚动元件948移动经过仅由偏置结构产生的预定最大压缩状态。更具体地，当外部压缩力“F”作用在可滚动和可压缩装置902上时，止动结构903可以防止滚动元件948的移动超过预定最大压缩状态。也就是说，可选地，止动结构903可以限定出预定最大压缩状态。尽管图9示出了单个止动结构903，但是在一个或多个实施例中，可以设置多个止动结构903，具体是每个臂一个止动结构，或者每一对臂一个止动结构。替代地，因为止动结构903可以从基板的一侧延伸到另一侧(沿宽度方向)，所以，滚动元件和/或两个臂组可以由单个止动结构903加以限制。

例如，在图9中，止动结构903的第一端966联接到可滚动和可压缩装置902的基板906。在允许止动结构903限制滚动元件948的移动超过预定最大压缩状态的位置处，止动结构903联接到基板906。止动结构903可以通过焊接联接到基板906。替代地，机械紧固件或粘合剂可以用于将止动结构903与基板906联接。在又一个示例中，设置在可滚动和可压缩装置902的第一臂组912和第二臂组930中的槽944可以用作止动结构，以便结合止动结构903限制滚动元件948的移动。更具体地，第一臂组912和第二臂组930中的槽944的尺寸可以构成止动结构。

工业实用性

本发明涉及用于保持列车的一部分(例如，机车104)与一个或多个铁路基础设施之间的最小间隙的装置、系统和方法。例如，为了符合法律法规，装置、系统和方法可以保持与铁路基础设施的最小间隙。出于解释的目的，此部分现在将参考第一可滚动和可压缩装置202来解释所公开主题的各方面。然而，应该理解的是，下面给出的一些细节或所有细节都可以适用于其他可滚动和可压缩装置204、402、902及其系统和方法，同时不会产生任何限制。

第一可滚动和可压缩装置202可以接触铁路基础设施114，以防止机车104或列车100的其他部分超过与铁路基础设施114相距的最小间隙“D1”。因此，第一可滚动和可压缩装置202可以防止机车104在列车100沿向前方向“F1”或向后方向“F2”移动期间接触铁路基础设施114。更具体地说，第一可滚动和可压缩装置202可以防止机车104超过最小间隙“D1”，这是因为滚子250可以基于机车104朝向基础设施114的移动而在第一方向“R1”和第二方向“R2”上滚动和被压缩。

此外，可以在无需从机车104中拆下第一可滚动和可压缩装置202的情况下对第一可滚动和可压缩装置202进行维修。可以对第一可滚动和可压缩装置202进行调节，也就是说，可以基于将要在机车104和铁路基础设施114之间保持的最小间隙“D1”和/或一个或多个可滚动和可压缩装置的尺寸、特性和定位来设定或重设第一可滚动和可压缩装置202的部件或设定。

如上所述，根据所公开主题的各种实施例的可滚动和可压缩装置可以附着在列车100上的各个位置处，其中在这些位置都预期会首先发生与铁路基础设施114的接触，比如，与机车104的上部116或机车104的最外侧或末端部分接触。此外，第一可滚动和可压缩装置202可以临时地或永久性地安装到机车104上。因此，在临时安装的情形下，可以因为维护或重新配置不同的操作参数(比如，不同尺寸的滚子、不同材料的滚子、不同强度的双作用弹簧以及不同的止动点)的目的而将第一可滚动和可压缩装置202拆下。

图10示出了保持列车的一部分和铁路基础设施之间的最小间隙“D1”的方法1000的流程图。

在步骤1002中，设置可连接到列车的一部分的基板，比如，第一可滚动和可压缩装置202的基板206。基板206包括偏置结构，比如，偏置结构256。

在步骤1004中，例如，滚子(比如，具有可旋转主体254的滚子250)可以经由第一臂组212和第二臂组230连接到偏置结构256。滚子250可以包括单个可滚动滚子或一组两个可独立滚动的滚子。第一可滚动和可压缩装置202构造成在铁路基础设施114接触滚子250时进行压缩，以防止列车超过与铁路基础设施114相距的最小间隙“D1”。最小间隙“D1”可以由第二预定位置限定出。

在步骤1006中，可以执行一个或多个可滚动和可压缩装置的受控移动。

例如，偏置结构(如偏置结构256)可以允许滚子250响应于作用在滚子250上的外力“F”或多个力而向内移动“M1”，但是却防止滚子250移动经过由偏置结构256以及可选地一个或多个静止止动件限定的预定最大压缩状态。此外，偏置结构256可以使滚子250响应于外力“F2”的移除而向外移动“M2”到例如“较少压缩状态”或者未压缩状态，从而防止滚子250移动经过由偏置结构256限定的未压缩状态。

基于与铁路基础设施114相接触而引起的外力“F”的施加，偏置结构256可以允许滚子250从第二预定位置向内移动到第二预定位置和第一预定位置之间的位置。而且，偏置结构256可以允许滚子250响应于外力“F”而从第二预定位置向内移动到第一预定位置。此外，偏置结构256可以使滚子250向外移动到第二预定位置。

上述滚子250的向内和向外的受控移动可以在没有操作者控制的情况下自动地执行，例如，没有操作者的任何机械或电气干预，也完全没有电子控制器或微处理器的任何电气干预。

尽管已经参考上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离所公开内容的精神和范围的前提下，通过修改所公开的机器、系统和方法，可以想到各种附加实施例。应当理解，这些实施例落入了基于权利要求及其任何等同物确定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种用于保持机车和铁路基础设施之间的最小间隙的系统，包括：

机车；

第一可滚动和可压缩装置，所述第一可滚动和可压缩装置附着在所述机车第一侧的所述机车的四分之三高度或更高处；以及

第二可滚动和可压缩装置，所述第二可滚动和可压缩装置与所述第一可滚动和可压缩装置对称相对地附着在所述机车第二侧的所述机车的四分之三高度或更高处，

其中所述第一可滚动和可压缩装置和所述第二可滚动和可压缩装置中的每一个包括：

基板，所述基板具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述第一侧和所述第二侧分别接触所述机车的所述第一侧和所述第二侧，

第一臂组，所述第一臂组具有第一臂和第二臂，

第二臂组，所述第二臂组具有第一臂和第二臂，所述第一臂组和所述第二臂组中的每一个具有在第一轴线处可旋转地连接在一起的第一端和可旋转地连接到所述基板的第二端，

滚子，所述滚子在其轴上可旋转地联接到所述第一臂组和所述第二臂组中的每一个的所述第一端，所述滚子构造成响应于所述机车向前的移动而沿第一方向旋转，并且响应于所述机车向后的移动而沿与所述第一方向相反的第二方向旋转，以及

一组四个双作用扭转弹簧，所述双作用扭转弹簧固定到所述基板以及所述第一臂组和所述第二臂组的所述第一臂和所述第二臂中的相应臂，

其中所述一组四个双作用扭转弹簧构造成使所述第一臂组和所述第二臂组的所述第一臂和所述第二臂以及所述滚子相对于所述基板向外偏置，并且

其中所述第一可滚动和可压缩装置和所述第二可滚动和可压缩装置中的每一个构造成允许所述滚子在在非滚动状态和滚动状态之间以及在未压缩状态和预定最大压缩状态之间移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中对于所述第一可滚动和可压缩装置和所述第二可滚动和可压缩装置中的每一个，所述基板分别焊接到所述机车的所述第一侧和所述第二侧。

3.根据权利要求1所述的系统，其中对于所述第一可滚动和可压缩装置和所述第二可滚动和可压缩装置中的每一个，所述基板分别紧固到所述机车的所述第一侧和所述第二侧。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述预定最大压缩状态包括所述滚子的所述滚动状态。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述未压缩状态包括所述滚子的所述滚动状态。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述预定最大压缩状态限定出所述机车和所述机车经过的所述铁路基础设施之间的最小允许距离。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述滚子沿着所述第一轴线的长度大于所述基板的宽度的一半。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述基板的长度大于所述基板的宽度。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述基板的所述第一侧是平坦的。

10.一种用于在列车沿着铁路基础设施移动时至少保持所述列车的一部分与所述铁路基础设施之间的最小间隙的设备，所述设备包括：

基座，所述基座可连接到所述列车的所述一部分并且包括偏置结构；以及

双向滚动元件，所述双向滚动元件包括连接到所述基座的所述偏置结构的轴以及可绕着由所述轴形成的轴线旋转的主体，

其中所述偏置结构构造成在预定最外侧位置处呈现所述双向滚动元件，

其中所述偏置结构构造成允许所述双向滚动元件响应于作用在所述双向滚动元件上的外部压缩力而沿预定路径向内移动，这样便防止所述双向滚动元件移动经过由所述偏置结构限定的预定最内侧位置，并且

其中所述偏置结构构造成响应于所述外部压缩力的移除而使所述双向滚动元件沿所述预定路径向外移动到所述预定最外侧位置。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述基座包括用于防止所述双向滚动元件移动经过所述预定最内侧位置的止动结构。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述双向滚动元件包括多个不同的滚子。

13.根据权利要求10所述的设备，其中所述偏置结构包括多个双作用弹簧。

14.根据权利要求10所述的设备，其中所述偏置结构构造成允许所述双向滚动元件在非滚动未压缩状态、滚动未压缩状态和滚动压缩状态之间移动。

15.一种方法，包括：

设置可连接到机车的一部分的基座，所述基座包括偏置结构；并且

设置连接到所述偏置结构的包括可旋转主体的滚子，

其中所述偏置结构构造成允许滚子响应于作用在所述滚子上的外力而向内移动，从而防止所述滚子移动经过由所述偏置结构限定的第一预定位置，并且

其中所述偏置结构构造成响应于所述外力的移除而使得所述滚子向外移动到第二预定位置，从而防止所述滚子移动经过由所述偏置结构限定的所述第二预定位置。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于所述外力，允许所述滚子从所述第二预定位置向内移动到所述第二预定位置和所述第一预定位置之间的位置。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于所述外力，允许所述滚子从所述第二预定位置向内移动到所述第一预定位置。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括允许所述滚子向外移动到所述第二预定位置。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括：

允许所述滚子接触铁路墙壁；并且

压缩所述滚子和所述偏置结构，以防止所述机车的所述部分超过与所述铁路墙壁相距的预定最小距离，

其中所述预定最小距离由所述第二预定位置限定出。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述滚子包括至少两个可独立滚动的滚子。

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